天津冶金职业技术学院教案

1、.PAGE 63：.；PAGE 71天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年：20062007 学期：第二学期课次7课时2班级电气05-1、2电气05-3、4电子05-1、2周次4日期课题第2章相控整流电路 性能目的 单相半波相控整流电路教学目的了解和掌握单相半波相控整流电路的电路构造、任务原理、波形、电气性能、分析方法和参数计算课型面授 多媒体 机房 实验 实习 课程设计教学重点波形分析和根本电量计算的方法教学难点波形分析实践环节多媒体作业214教研室主恣意见：赞同该方案，单相相控整流电路是本章内容的根底和重点，掌握其分析方法对后续知识的学习非常有协助 。签字：刘沂日

2、期：2007.3.26天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案第2章 相控整流电路2.1 整流器的性能目的 2.2 单相相控整流电路2.3 三相相控整流电路2.4 相控整流电路的换相压降2.5 整流电路的有源逆变任务电路2.6 晶闸管相控电路的驱动控制天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案第2章 相控整流电路整流电路；交流转换为直流。相控整流电路:电压可调。二极管整流电路:电压固定。 相控整流电路的类型 ： 按照输入交流电源的相数:单相、三相和多相整流电路； 按电路中组成的电力电子器件控制特性:不可控、半控整流电路； 根据整流电路的构造方式:半波、全波和桥式整流电路等类型。2.1 整流器

3、的性能目的 定义：利用电力电子器件的可控开关特性把交流电能变为直流电能的整流电路构成的系统称为整流器。整流器电路性能和控制方式必需满足的要求：1输出的直流电压大小可以控制；2输出直流侧电压和交流侧电流中的纹波都必需限制在允许范围内；3整流器的效率要高。1、电压纹波系数整流器的输出电压是脉动的，其中除了有主要的直流成分外，还有一定交流谐波成分。定义整流器的输出电压的交流纹波有效值与直流平均值之比为电压纹波系数。即 ： 2.1.1假设直流输出电压有效值用U表示，那么， 天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案因此有： 2.1.22、电压脉动系数假设第n次

4、谐波峰值为Unm, 那么定义与之比为电压脉动系数， 2.1.33、输入电流总畸变率THD整流电路输出为各次谐波电流之和。输入电流总畸变率THDTotal Harmonic Distortion又称谐波因数HFHarmonic Factor，是指除基波电流以外的一切谐波电流有效值与基波电流效值之比，即：2.1.4式中为n次谐波电流有效值。4、输入功率因数PF定义交流电源输入有功功率平均值P与其视在功率S之比为输入功率因数PFPower factor, 即： 2.1.5对于无畸变的正弦波，谐波电流在一个周期内的平均功率为零，只需基波电流构成有功功率 上式中是输入电压与输入电流基波分量之间的相位角。

5、那么 称为基波位移因数(或基波功率因数)，于是输入功率因数为:天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案 2.1.6式中称为基波因数，且有所以： 2.1.7上式阐明：功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个要素共同决议。越小，基波功率因数越大，相应的PF也越大。另一方面，输入电流总畸变率THD越小，功率因数PF也越大。 2.2 单相相控整流电路 单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控整流电路，它们所衔接的负载性质不同就会有不同的特点。2.2.1 单相半波相控整流电路1. 电阻性负载图2.2.1 单相半波可控整流 1)任务原理天津冶金职

6、业技术学院教 师 授 课 教 案天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案如图2.2.1a所示是单相半波相控整流带电阻性负载的电路。图中称为整流变压器，其二次侧的输出电压为 2.2.1在电源正半周，晶闸管T接受正向电压，t R的情况下，负载电压波形图中正负面积相近，即不论天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案为何值，都有。其波形如图2.2.3所示。图2.2.3 LR 时不同时的电流波形在单相半波相控整流电路中，由于电感的存在，整流输出电压的平均值将减小，特别在大电感负载LR时，输出电压平均值接近于零，负载上得不到应有的电压。处理的方法是在负载的两端并联续流二极管D。图2.2.4 大电感负载

7、接续流管的单相半波整流电路及电流电压波形如图2.2.4(a)为大电感负载接续流管的单相半波整流电路。针对图2.2.4(b)所示的电路，在电源电压正半周t=时辰触发晶闸管导通，二极管D接受反压不导通，负载上电压波形与不加二极管时一样。当电源电压过零变负时，二极管受正向电压而导通，负载上电感维持的电流经二极管继续流通，故二极管D称为续流二极管。二极管导通时，晶闸管被加上反向电压而关断，此时负载上电压为零不会出现负电压。由此可见，在电源电压正半周，负载电流由晶闸管导通提供；电源电压负天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案半周时，续流二极管D维持负载电流；因此负载电流是一个延续且平稳的直流电流。大

8、电感负载时，负载电流波形是一条平行于横轴的直线，其值为。波形图如图2.2.4(b)所示。电感性负载大电感参数计算假设设和分别为晶闸管和续流二极管在一个周期内的导通角，那么容易得出晶闸管的电压平均值为： 2.2.13流过续流二极管的电流平均值为： 2.2.14流过晶闸管和续流管的电流有效值分别为： 2.2.15 2.2.16晶闸管与续流管接受的最大电压均为：3、单相半波可控整流电路特点：优点：线路简单，调整方便；缺陷：1输出电压脉动大，负载电流脉动大电阻性负载时。2整流变压器次级绕组中存在直流电流分量， 使铁芯磁化，变压器容量不能充分利用。假设不用变压器，那么交流回路有直流电流，使电网波形畸变引

9、起额外损耗。运用：单相半波可控整流电路只适于小容量、波形要求不高的场所。天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年：20062007学期：第二学期课次8课时2班级电气05-1、2电气05-3、4电子05-1、2周次4日期课题单相半波相控整流电路安装调试维修教学目的掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和维修方法掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及感性负载时的任务了解续流二极管的作用课型面授多媒体 机房 实验 实习 课程设计教学重点掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和维修方法掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及感性负载时的任务教学难点掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及感性负载时的

10、任务实践环节多媒体及实际课作业实际报告教研室主恣意见：赞同该方案，实际课加强学生的动手才干的培育，以利于教学的深化。签字：刘沂日期：2007.3.29天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年：20062007学期：第二学期课次9课时2班级电气05-1、2电气05-3、4电子05-1、2周次5日期课题第2章相控整流电路 单相桥式相控整流电路教学目的了解和掌握单相相控整流电路的电路构造、任务原理、波形、电气性能、分析方法和参数计算课型面授 多媒体 机房 实验 实习 课程设计教学重点波形分析和根本电量计算的方法教学难点波形分析实践环节多媒体作业258教研室主恣意见：赞同该方案

11、，留意教学进度及与教学大纲的内容一致。签字：刘沂日期：2007.4.2天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案2.2.2 单相桥式相控整流电路 1、阻性负载的移相范围是0180任务原理分析：单相全控桥式整流电路带电阻性负载的电路如图2.2.5组成整流桥。负载电阻是纯电阻。 图2.2.5 单相全控桥式整流电路带电阻性负载的电路与任务波形当交流电压进入正半周时，a端电位高于b端电位，两个晶闸管、同时接受正向电压，假设此时门极无触发信号，那么两个晶闸管仍处于正相阻断状态，其等效电阻远远大于负载电阻，电源电压将全部加在和上，负载上电压。在时辰，给和同时加触发脉冲，那么两个晶闸管立刻触发导通，电源电压

12、将经过和加在负载电阻上，在的正半周期，同时承天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案受正向电压，在时，同时给和加触发脉冲使其导通，电流经、二次侧构成回路。在负载两端获得与正半周一样波形的整流电压和电流，在这期间和均接受反向电压而处于阻断形状。当由负半周电压过零变正时，、因电流过零而关断。在此期间、因接受反压而截止。、又降为零。一个周期过后，、在时辰又被触发导通。如此循环下去。很明显，上述两组触发脉冲在相位上相差180，这就构成了图2.2.5b-f所示单相全控桥式整流电路输出电压。电流和晶闸管上接受电压的波形图。由以上电路任务原理可知，在交流电源的正、负半周里，、和、两组晶闸管轮番触发导通，将

13、交流电源变成脉动的直流电。改动触发脉冲出现的时辰，即改动的大小，、的波形和平均值随之改动。阻性负载参数计算：1整流输出电压的平均值为 2.2.17即为最小值时，=180，为最大值时=0，所以单相全控桥式整流电路带电阻性负载时，的移相范围是0180。2整流输出电压的有效值为 2.2.183输出电流的平均值和有效值分别为 2.2.19 2-204流过每个晶闸管的平均电流为输出电流平均值的一半，即 2-215流过每个晶闸管的电流有效值为 2-226晶闸管接受的最大反向电压为U2。 7 在一个周期内，电源经过变压器两次向负载提供能量，因此负载电流有效值与变压器次级电流有效值I2一样。那么电路的功率因数

14、可以按下式计算 2-23经过上述数量关系的分析，电阻负载时，对单相全控桥式整流电路与半波整流电路可作如下比较：的移相范围相等，均为0180；输出电压平均值Ud是半波整流电路的倍；在一样的负载功率下，流过晶闸管的平均电流减小一半；功率因数提高了倍。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案 2.2.204流过每个晶闸管的平均电流为输出电流平均值的一半，即 2.2.215流过每个晶闸管的电流有效值为(2.2.22 6晶闸管接受的最大反向电压为。 7在一个周期内，电源经过变压器两次向负载提供能量，因此负载电流有效值与变压器次级电流有效值I2一样。那么电路的功率因数可以按下式计算 2.2.23经过上述

15、数量关系的分析，电阻负载时，对单相全控桥式整流电路与半波整流电路可作如下比较：的移相范围相等，均为0180；输出电压平均值是半波整流电路的倍；在一样的负载功率下，流过晶闸管的平均电流减小一半；、功率因数提高了倍。例2-2单相桥式全控整流电路给电阻性负载供电，要求整流输出电压能在0-100V内延续可调，负载最大电流为20A。由220V交流电网直接供电时，计算晶闸管的控制角和电流有效值、电源容量S及时电源的功率因数PF。采用降压变压器供电，并思索最小控制角时，求变压器变压比K及时电源的功率因数PF。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案解： 当=100V时，由可得：当时，=180。所以控制角在

16、89.4-180内变化。负载电流有效值其中 当=89.4时，流过晶闸管的电流有效值为电源容量当时，=134.2此时电源的功率因数为当采用降压变压器，时，所以变压器副边电压为变比 当时，=116此时电源的功率因数为：由此可见，在计算晶闸管、变压器电流时应计算最大值。整流变压器的作用不仅能使整流电路与交流电网隔离，还可以经过合理选择，提高电源功率天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案因数、降低晶闸管所接受电压的最大值和减小电源容量，防止相控整流电路中高次谐波对电网的影响。2大电感负载任务原理分析：电路控制角的移相范围为0/2图2.2.6 单相全控桥式整流电路带电感性负载电路与波形图当负载有电感

17、与电阻组成时被称为阻感性负载。例如各种电机的励磁绕组，整流输出端接有平波电抗器的负载等。在电源电压正半周期间，、接受正向电压，假设在时辰触发、导通，电流经、负载、和二次回路，但由于大电感的存在，过零变负时，电感上的感应电动势使、继续导通，直到、被触发导通时，、接受反压而关断。输出电压的波形出现了负值部分。在电源电压负半周期，晶闸管、受正向电压，在时辰触发、导通，、受反压而关断，负载电流从、中换流至、中。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案在时电压过 零，、因电感中的感应电动势并不断，直到下个周期、导通时，、加上反压才关断。值得留意的是，只需当时，负载电流才延续，当时，负载电流不延续，而且

18、输出电压的平均值均接近于零，因此这种电路控制角的移相范围是 。电路控制角的移相范围为0/2。1在电流延续的情况下整流输出电压的平均值为(090) 2.2.242整流输出电压有效值为 2.2.253晶闸管接受的最大正反向电压为。4在一个周期内每组晶闸管各导通180，两组轮番导通，变压器次级中的电流是正负对称的方波，电流的平均值Id和有效值I相等，其波形系数为。5在电流延续的情况下整流输出电压的平均值为 2.2.26 2.2.27在大电感负载情况下，接近/2时，输出电压的平均值接近于零，负载上的电压太小。且理想的大电感负载是不存在的，故实践电流波形不能够是一条直线，而且在之前，电流就出现断续。电感

19、量越小，电流开场断续的值就越小。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案单相全控桥式整流电路大电感负载如图2-7所示，知电感足够大，电阻，假设要求在0200V内延续可调，且min=30，请就不接蓄流二极管和接蓄流二极管两种情况，选择晶闸管的型号。解： 输出的最大电流为：不接续流二极管时，所以晶闸管的额定电流，选20A额定电压为选1000V。所以选择型号为KP-10接续流二极管时，得。所以晶闸管的额定电流，选20A额定电压为，选1000V所以选择型号为KP-103反电势负载任务原理反电动势负载：对于可控整流电路来说，被充电的蓄电池、电容器、正在运转的直流电动机的电枢电枢旋转时产生感应电动势E等

20、本身是一个直流电压的负载。电角时，整流电流波形出现断流。其波形如下图，图中的为停顿导电角。也就是说与电阻负载时相比，晶闸管提早了电角度停顿导电。 (2.2.28)天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案时，假设触发脉冲到来，晶闸管因接受负电压不能够导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当时辰晶闸管开场接受电压时，触发脉冲依然存在。这样就要求触发角。1整流器输出端直流电压平均值 2.2.292整流电流平均值 2.2.30 3停顿导电角 2.2.31在上述条件下，整流电压的波形和负载电流的波形与电感负载电流时的波形一样，的计算公式也一样。针对电动机在低速轻载运转时电流延续的临

21、界情况，可计算出需求的电感量L由下式决议： 2.2.32式中，L为主电路总电感量，其单位为H。天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年：20062007学期：第二学期课次10课时2班级电气05-1、2电气05-3、4电子05-1、2周次5日期课题单相桥式相控整流电路安装调试与维修教学目的1、掌握单相桥式相控整流电路在电阻负载及感性负载时的任务情况2、了解单相桥式相控整流电路安装与调试的方法及缺点维修3、了解续流二极管的作用课型面授 多媒体 机房 实验 实习 课程设计教学重点掌握单相桥式相控整流电路在电阻负载及感性负载时的任务情况了解单相桥式相控整流电路安装与调试的方法及

22、缺点维修教学难点了解单相桥式相控整流电路安装与调试的方法及缺点维修实践环节实际课作业实际报告教研室主恣意见：赞同该方案，实际课中逐渐让学生学会对实验中出现的问题加以分析和处理。签字：刘沂日期：2007.4.5课后感想天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年：20062007学期：第二学期课次11课时2班级电气05-1、2电气05-3、4电子05-1、2周次6日期课题第2章相控整流电路 三相半波相控整流电路教学目的了解和掌握三相半波相控整流电路的电路构造、任务原理、波形、电气性能、分析方法和参数计算课型面授 多媒体 机房 实验 实习 课程设计教学重点波形分析和根本电量计算

23、的方法教学难点波形分析实践环节多媒体作业2912教研室主恣意见：赞同该方案，留意教学进度及与教学大纲的内容一致。签字：刘沂日期：2007.4.9天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案2.3 三相相控整流电路 三相整流电路分为三相半波、三相桥式整流电路两大类，实践中由于三相相控桥式整流电路具有输出电压脉动小、脉动频率高、网侧功率因数高以及动态响应快的特点，因此它在中、大功率领域中获得了广泛的运用。但是三相半波相控整流电路是根底，其分析方法对研讨其他整流电路包括双反星形相控整流和时而脉波相控整流电路非常有用，其他电路可看成是它的串联或并联。下面着重讨论几种常用电路的任务原理。2.3.1 三相半

24、波相控整流电路 1、电阻性负载任务原理分析带电阻性负载的三相半波相控整流电路如图2.3.1a所示。图中将三个晶闸管的阴极连在一同接到负载端，这种接法称为共阴接法假设将三个晶闸管的阳极连在一同接到负载端，这种接法称为共阳接法，三个阳极分别接到变压器二次侧，变压器为/Y接法。共阴接法时触发电路有公共点，接线比较方便，运用更为广泛。图2.3.1 电阻性负载的三相半波相控整流电路及波形(=0)(1在期间，相电压比、相都高，假设在时辰触发晶闸管导通，负载上得到相电压。(2在期间，相电压最高，假设在时辰触发导通，负载上得到B相电压， 关断 。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案 (3)在时期间，C相

25、电压最高，假设在刻触发导通，负载上得到相电压，并关断。 如此循环下去，输出的整流电压是一个脉动的直流电压，它是三相交流相电压正半周的包络线，在三系昂电源的一个周期内有三次脉动。输出电流id、晶闸管两端电压的波形如图2.3.1b所示。逐渐增大控制角，整流输出电压将逐渐减小。当=30时，、波形临界延续。继续增大，当30时，输出电压和电流波形将不再继续。图2-10b所实是=60式的输出电压波形。继续增大控制角，整流输出电压继续减小，当=150时，整流输出电压为零。图2.3.2 三相半波相控整流=18、60时的波形图结论：在30时，输出电压和电流波形将不再延续；在电源交流电路中不存在电感情况下，晶闸管

26、之间的电流转移是在瞬间完成的；天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案负载上的电压波形是相电压的一部分；晶闸管处于截止形状时所接受的电压是线电压而不是相电压。整流输出电压的脉动频率为 HZ(脉波数m=3)。参数计算假设A相电源输入相电压 ，B、C相相应滞后那么： 当=0时整流输出电压平均值最大。增大，减小，当=150时，=0。所以带电阻性负载的三相半波相控整流电路的移相范围为0150当30时，负载电流延续各相晶闸管每周期轮番导电120，导通角 =120。输出电压平均值为: 2.3.1式中为整流变压器二次侧相电压有效值。 当30时，负载电流断续，输出电压平均值为: 2.3.2(4) 晶闸管接受

27、的最大反向电压为电源线电压峰值，即 ，最大正向电压为电源相电压，即。5负载电流的平均值: 2.3.3流过每个晶闸管的平均电流: 天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案流过每个晶闸管的电流有效值为: 2.3.4 2.3.5例2-4 调压范围为215V的直流电源，采用三相半波控整流电路带电阻负载，输出电流不小于130A。求：1整流变压器二次侧相电压有效值；2试计算9V时的角；3选择晶闸管的型号；4计算变压器二次侧的容量；解：1由于是电阻性负载，且，此时可视为=0，而 那么 2当=30时，因此时，一定有30，于是那么 =57.73当=57.7时，有天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案那么

28、故 晶闸管的额定电流为：晶闸管的额定电压为： 思索欲量，选择KP100-1型号的晶闸管。4由于 2、大电感负载电路特点(1)在30时，的波形与电阻性负载时一样。(2)30时波形出现部分负压。(3)虽然30，由于大电感负载的作用，依然使各相晶闸管导通120，保证了电流的延续。参数计算:1整流输出电压平均值为: (2.3.6)当=0时最大，当=90时，=0。因此，大电感负载时，三相半整流电路的移相范围为090。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案 图2.3.3 大电感负载的三相半波整流电路及波形=602流过每个晶闸管的平均电流与有效电流分别为: (2.3.7) (2.3.8)大电感负载时，晶

29、闸管能够接受的最大正反相电压都是，这与电阻性负载时只接受的正向电压是不同的。大电感负载接续流二极管时参数计算1的波形与纯电阻性负载时一样，的计算公式也一样。 (2.3.9)天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案2负载电流 ,。3一周期内晶闸管的导通角4续流二极管在一周期内导通三次，其导通角=3(30)。5流过晶闸管的平均电流和有效电流分别为 (2.3.10) (2.3.11)6流过续流管的平均电流和有效电流分别为 (2.3.12) (2.3.13)共阳极的三相半波相控整流电路任务原理三相半拨相控整流电路，除了上面引见的共阴极接法外，还有还有一种是把三只晶闸管的阳极衔接在一同，而三个阴极分别

30、接到三相交流电、电源，如图2.3.4a所示，这种接法称为共阳极法。由于三只晶闸管、的阳极衔接在一同，所以等电位，可把三只晶闸管的阳极固定在同一块大散热板上，散热效果好，安装也方便。但是，共阳极接法的三相触发电路输出脉冲变压器二次绕组就不能有公共线，这给调试和运用带来不便。天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年：20062007学期：第二学期课次12课时2班级电气05-1、2电气05-3、4电子05-1、2周次6日期课题三相半波相控整流电路安装调试维修教学目的了解和掌握单相相控整流电路的电路构造、任务原理、波形、电气性能、分析方法和参数计算课型面授 多媒体 机房 实验

31、实习 课程设计教学重点波形分析和根本电量计算的方法教学难点波形分析实践环节实际课作业实际报告教研室主恣意见：赞同该方案，留意教学进度及与教学大纲的内容一致。签字：刘沂日期：2007.4.2天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年：20062007学期：第二学期课次13课时2班级电气05-1、2电气05-3、4电子05-1、2周次7日期课题第2章相控整流电路 三相桥式相控整流电路教学目的了解和掌握三相桥式相控整流电路的电路构造、任务原理、波形、电气性能、分析方法和参数计算课型面授 多媒体 机房 实验 实习 课程设计教学重点波形分析和根本电量计算的方法教学难点波形分析实践环

32、节多媒体作业213教研室主恣意见：赞同该方案，留意教学进度及与教学大纲的内容一致。签字：刘沂日期：2007.4.16天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案2.3.2 三相桥式相控整流电路 1、电阻性负载任务原理共阴极组的自然换流点(=0)在、时辰，分别触发、晶闸管。共阳极组的自然换流点(=0)在、时辰，分别触发、晶闸管。晶闸管的导照射序为：。图2.3.5 三相桥式相控整流电路带电阻负载=0 时的情况l每个时辰均需2个不同组的晶闸管同时导通，构成向负载供电的回路，其中且不能为同一相的晶闸管；2对触发脉冲的要求：6个晶闸管的触发脉冲按的顺序相位依次差60分别触发天津冶金职业技术学院教 师 授

33、课 教 案晶闸管；共阴极组、的触发脉冲依次相差120，共阳极组、的触发脉冲也依次差120,同一相的上下两个桥臂，即 、与，与 ，与脉冲相差180；3全控桥触发脉冲类型：宽脉冲触发：使脉冲宽度大于60(普通取80100);双脉冲触发：用两个窄脉冲替代宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60，脉宽普通为2030。 4带电阻负载时三相桥式全控整流电路角的移相范围是 120。 3、三相桥式全控整流电路不同时任务原理: =30时任务波形： 图2.3.6 三相桥式相控整流电路 带电阻负载=30 时的情况=60时任务波形：天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案 图2.3.7 三相桥式相控整流电路 带电阻负载=6

34、0 时的情况=90时任务波形：图2.3.8 三相桥式相控整流电路 带电阻负载=90 时的情况天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案4、三相桥式全控整流电路参数计算1当60时，负载电流延续，负载上接受的是线电压设其表达式为，在内积分上 、下限为和。因此当控制角为时，整流输出电压的平均值为: 2.3.142当60时，负载电流不延续，整流输出电压的平均值为:2.3.15晶闸管接受的最大正、反向峰值电压为: 5、大电感负载这里引见带大电感负载的三相全控桥式整流电路。如图2-13a所示是带大电感负载的三相全控桥式整流电路。电路移向范围为0901=0时任务波形图2.3.9a所示是三相全控桥式整流电路带

35、电感负载的电路。为了节省篇幅这里只讨论大电感负载的情况。和三相全控桥式整流电路带电阻负载时一样，把共阴极组的晶闸管依次编号为、把共阳极的晶闸管依次编号、。图2.3.9be所式为带大电感负载的三相全控桥式整流电路在时的电流电压波形。由三相半波电路的分析可知，共阴极组的自然换流点在、时辰，分别触发、晶闸管，同理可知共阳极组的自然换流点在、时辰，分别触发、晶闸管。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案 图2.3.8 带大电感负载的三相全控桥式整流电路及=0时的电流电压波形 晶闸管的导照射序为。为了分析方便，把交流电源的一个周期由六个自然换流点划分为六段，并假设在t=0时电路已在任务，即、同时导通

36、，电流波形曾经构成。在期间，U相电压为最大值，在时辰触发，那么导通，因接受反压而关断。此时变成和同时导通，电流从U相流出，经、负载、流回V相，负载上得到U、V线电压。在期间，W相电压变为最小负值，U相电压仍坚持最大正值，在时辰触发，那么导通，关断。此时和同时导通，负载上得到U，W线电压。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案在期间，V相电压变为最大正值，W相坚持最负，时辰触发、导通，关断。此时和同时导通，负载得到V、W线电压。依此类推，在期间和导通，负载上得到，在期间和导通，负载上得到。在期间，和导通，负载上得到。到期间，反复从开场的这一过程。在一个周期内负载上得到如图2-13d所示的整流

37、输出电压波形，它是线电压波形正半部分的包络线，其基波频率为300Hz，脉动较小。 当大于0时，输出电压波形发生变化，如图2-14(b)所示分别为=30、90时的电流电压波形。由图中可见，当在60以内时，波形均为正值；当在60到90之间时，由于电杆的作用，波形出现负值，但正面积大于负面积，电压平均值Ud仍为正值；当等于90时，政府面积根本相等，即Ud近似为零。2=30、 90时任务波形图2.3.9 带大电感负载的三相全控桥式整流电路在=30、90时的电流电压波形天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案6、大电感负载参数计算 在090范围内负载电流延续，负载上接受的是线电压，设其表达式为，而线电

38、压超前于相电压30，在内积分上、下限为 和。因此当控制角为时：1整流输出电压的平均值为: 0902负载电流平均值为 (2.3.16)三相全控桥式整流电路中，晶闸管换流只在本组内进展，每隔120换流一次，即在电流延续的情况下，每个晶闸管的导通角=120。因此3流过晶闸管的电流平均值和有效值 (2.3.17) (2.3.18)4 流进变压器次级的电流有效值为 (2.3.19)5晶闸管接受的最大电压为天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年：20062007学期：第二学期课次14课时2班级电气05-1、2电气05-3、4电子05-1、2周次7日期课题三相桥式相控整流电路安装调

39、试维修教学目的了解和掌握三相桥式相控整流电路的电路构造、任务原理、波形、电气性能、分析方法和参数计算课型面授 多媒体 机房 实验 实习 课程设计教学重点波形分析和根本电量计算的方法教学难点波形分析实践环节实际课作业实际报告教研室主恣意见：赞同该方案，留意教学进度及与教学大纲的内容一致。签字：刘沂日期：2007.4.19天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年2007 学期课次15课时2班级电子05-1、2电气05-1、2电气05-3、4周次8日期课题第2章相控整流电路 整流电路的换相压降与有源逆变教学目的了解和掌握整流电路的有源逆变的任务原理、波形、电气性能、分析方法和

40、参数计算课型面授 多媒体 机房 实验 实习 课程设计教学重点整流电路的有源逆变的任务原理、波形、电气性能、分析方法和参数计算教学难点不同负载对电路的影响和整流器交流侧电抗对整流电路的影响实践环节多媒体作业2-1820教研室主恣意见：赞同该教学方案。签字：刘沂日期：2007.4.23天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案2.4 相控整流电路的换相压降 图2.4.1 思索变压器的漏抗后相控整流电路的等效电路及输出电压电流的波形 1、换相重叠角实践任务中，整流变压器存在漏抗，晶闸管之间的换流不能瞬时完成，会出现参与换流的两个晶闸管同时导通的景象，同时导通的时间对应的电角度称为换相重叠角。2、任务

41、过程当时辰触发时，相电流不能瞬时上升到值，相电流不能瞬时下降到零，电流换相需求时间，换流重叠角所对应的时间为 =/。在重叠角期间，、同时导通，产生一个虚拟电流 ， 天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案由图可知: ( 2.5.1 )而整流输出电压为: ( 2.5.2 )图中的阴影面积大小为： ( 2.5.3 )3、参数计算1换相压降U 在图2.5.1(a)所示的三相半波可控整流电路中，整流输出电压为3相波形组合即一周期内换相3次，每个周期内有3个阴影面积，这些阴影面积之和3S除以周期2，即为换相重叠角期间输出平均电压的减少量，称为换相压降。 (2.5.4)上式中是变压器每相漏感折合到二次那

42、么的漏电抗。换相压降正比于负载电流，它相当于整流电源添加了一项等效电阻，但这个等效内阻并不耗费有功功率。2)换相重叠角计算过程: (2.5.4)上式阐明，当或增大时，将增大；当增大时，减小。必需指出，假设在负载两端并联续流二极管，将不会出现换流重叠的景象，由于换流过程被续流二极管的存在所改动。在图2.5.1(b)中为便于计算，将坐标原移到、相的自然换流点，天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案设 由式(5.5.1)可得 将上式两边同乘以得 (2.5.5)从电路任务原理可知，当电感中电流从变到时，正好对应t从变到+，将此条件代入式(5.5.5)得 即 (2.5.6)那么换相重叠角为 (2.5

43、.7)表2.4.1 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算2.5 整流电路的有源逆变任务形状 1、无源逆变电路：将直流电能变为交流能输出至负载。 2、有源逆变电路：将直流电能变为交流电能输出给交流电网。 3、有源逆变器：完成有源逆变的安装称为有源逆变器。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案2.5.1 有源逆变的任务原理图2.5.1单相全波整流电路的整流任务形状 图2.5.2单相全波整流电路的逆变任务形状 1、有源逆变的条件：1一定要有直流电动势源，其极性必需与晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压。2变流器必需任务在的区域内，使0。2、全波整流电路任务在整流形状 当移相

44、控制角在0范围内变化时，单相全波整流电路直流侧输出电压 0，如图2.5.1所示，电动机M作电机运转。整流器输出功率，电机吸收功率，电流值为： (2.5.1)式中E为电机的反电动势，为电机绕组电阻。由于阻值很小,其两端电压也很小，因此，E，此时电流从电动机反电势E的正端注入，直流电机吸收功率。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案假设在电机运动过程中使控制角减小，那么增大，瞬时值也随之增大，电动机电磁转矩增大，所以电动机转速提高。随着转速升高，E增大，随之减小，最后恢复到原来的数值，此时电机稳定运转在较高转速形状。反之，假设使角增大，电动机转速减小。所以，改动晶闸管的控制角，可以很方便地对电

45、动机进展无级调速。3、全波整流电路任务在逆变形状 整流电路的控制角必需在范围内变化。此时，电流为： (2.5.2)由于晶闸管单导游电性，方向依然坚持不变。假设|E|，那么0。电动势的极性改动了，而电流的方向未变，因此，功率的传送关系便发生了变化，电动机处于发电机形状，发出直流功率，整流电路将直流功率逆变为50Hz的交流电返送到电网，这就是有源逆变任务形状。逆变时，电流的大小取决于E与，而E由电机的转速决议，可以调节控制角改动其大小。为了防止过电流，同样应满足E Ud的条件。在逆变任务形状下，虽然控制角在间变化，晶闸管的阳极电位大部分处于交流电压的负半周期，但由于有外接直流电动势E的存在，使晶闸

46、管仍能接受正向电压导通。2.5.2 三相半波有源逆变电路 1、任务原理 图2.5.3a为三相半波整流器带电动机负载时的电路,并假设负载电流延续。当在范围内变化时，变流器输出电压的瞬时值在整个周期内虽然有正有负或者全部为负，但负的面积总是大于正的面积，故输出电压的平均值为负天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案值。电机E的极性具备有源逆变的条件。图2.5.3 三相半波有源逆变电路及其波形 当在范围内变化且EUd时，可以实现有源逆变。2、参数计算变流器逆变时，直流测电压计算公式与整流时一样。当电流延续时，有： (2.5.3)式中为相电压的有效值。由于逆变时90，故cos计算不大方便，于是引入逆

47、变角，令=，那么2.6.3改写成： (5.5.4)逆变角为的触发脉冲位置从=的时辰左移角来确定。2.5.3 三相桥式有源逆变电路 1、任务原理 三相全控桥式整流电路用作有源逆变时，就成了三相桥式逆变电路。三相桥式逆变电路的任务与三相桥式整流电路一样，要求每隔60依次触发晶闸管，电流延续时，每个管子导通120，触发脉冲必需是双窄脉冲或者是宽脉冲。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案直流侧电压计算公式为： 2.5.5 或 2.5.6 式中：为逆变电路输入相电压， 为逆变电路输入线电压。2.5.4有源逆变最小逆变角的限制 1、逆变失败假设逆变角小于换流重叠角，即时，从图2.5.4所示的波形中可

48、清楚看到，换流还未终了，电路的任务形状到达与交点P，从P点之后，将高于，晶闸管接受反压而重新关断，而应该关断的却接受正压而继续导通，从而呵斥逆变失败。因此，为了防止逆变失败，不仅逆变角不能等于零，而且不能太小，必需限制在某一允许的最小角度内。图2.5.4 交流侧电抗对逆变换相过程的影响 2、最小逆变角的选取1换相重叠角随电路方式、任务电流的大小不同而不同，普通选取为电角度。2晶闸管关断时间所对应的电角度。普通大的可达200300s，天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案折算电角度为 。3平安裕量角。思索到脉冲调整时不对称、电网动摇等要素影响，还必需有一个平安裕量角，普通选取为 。 综上所述

49、，最小逆变角 为： (2.5.7)设计有源逆变电路时，必需保证大于，因此，常在触发电路中附加一维护环节，保证控制脉冲不进入区域内。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年 20062007 学期:第二学期课次16课时2班级电子05-1、2电气05-1、2电气05-3、4周次8日期课题第2章相控整流电路 单结晶体管触发电路 锯齿波同步触发电路教学目的了解和掌握相控整流电路对触发器的要求及任务原理课型面授 多媒体 机房 实验 实习 课程设计教学重点单结晶体管触发电路的任务原理教学难点单结晶体管触发电路的任务原理实践环节多媒体教学作业

50、2-14教研室主恣意见：留意教学进度，赞同该方案。签字：刘沂日期：2007.4.26天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案2.6 晶闸管相控电路的驱动控制 2.6.1 对触发电路的要求 晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。触发电路对其产生的触发脉冲要求:、触发信号可为直流、交流或脉冲电压。、触发信号应有足够的功率触发电压和触发电流。 、触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽能够陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超越掣住电流而维持导通。 、触发脉冲必需与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必需满足电路要求。图2.6.1 强触发电流波形2.6.2 晶闸管触发电路 特点：

51、由单结晶体管构成的触发电路具有简单、可靠、抗干扰才干强、温度补偿性能好，脉冲前沿陡等优点，在小容量的晶闸管安装中得到了广泛运用。组成：由自激振荡、同步电源、移相、脉冲构成等部分组成。 天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案图2.6.2 单结晶体管触发电路及波形 1单结晶体管自激振荡电路 特点：利用单结晶体管的负阻特性与RC电路的充放电可组成自激振荡电路，产生频率可变的脉冲。任务原理：经整流后的直流电源，一路经、加在单结晶体管两个基极、之间；另一路经过对电容C充电、经过单结晶体管放电。控制BT的导通、截止；在电容上构成锯齿波振荡电压，在上得到一系列前

52、沿很陡的触发尖脉冲，如图2.6.2(b)所示，其振荡频率为： (2.6.1)上式中是单结晶体管的分压比，即调理，可调理振荡频率。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案2同步电源 任务原理：同步电压由变压器TB获得，而同步变压器与主电路接至同一电源，故同步电压与主电压同相位、同频率。同步电压经桥式整流、稳压管削波为梯形波，而削波后的最大值既是同步信号，又是触发电路电源。当过零时，电容C经e-、迅速放电到零电压。这就是说，每半周开场，电容C都从零开场充电。进而保证每周期触发电路送出第一个脉冲间隔 过零的时辰即控制角一致，实现了同步。3移相控制任务原理：

53、当增大时，单结晶体管发射极充电到峰点电压的时间增大，第一个脉冲出现的时辰推迟，即控制角增大，实现了移相。4脉冲输出任务原理：触发脉冲由直接取出，这种方法简单、经济，但触发电路与主电路有直接的电联络，不平安。对于晶闸管串联接法的全控桥电路无法任务。所以普通采用脉冲变压器输出。2、同步信号为锯齿波的触发电路 1 锯齿波构成、同步移相环节 锯齿波构成电路由、和等元件组成，其中、和为一恒流源电路。截止时，恒流源电流对电容充电，所以两端电压为： 2.6.2天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案图2.6.3 同步信号为锯齿波的触发电路 当导通时，由于阻值很小，

54、所以迅速放电，使电位迅速降当周期性地导通和关断时，便构成一锯齿波，同样也是一个锯齿波电压，射极跟随器的作用是减小控制回路的电流对锯齿波电压的影响。调节电位器，即改动的恒定充电电流，可调理锯齿波斜率。2) 同步移相环节初始位基极电位由锯齿波电压、控制电压、直流偏移电压三者共同决议。假设=0，为负值时，点的波形由+确定。当为正值时，点的波形由+ +确定。电压等于0.7V后，导通，经过M点时使电路输出脉冲。之后天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案图2.6.4 同步信号为锯齿波的触发电路的任务波形图不断被钳位在0.7V。M点是由截止到导通的转机点，也就是

55、脉冲的前沿。因此当为某固定值时，改动便可改动M点的时间坐标，即改动了脉冲产生的时辰，脉冲被移相。可见，加的目的是为了确定控制电压=0时脉冲的初始相位。对于三相全控桥接感性负载且电流延续时，脉冲初始相位应定在=。假设是可逆系统，需求在整流和逆变形状下任务，要求脉冲的移相范围实际上为由于思索和，实践普通为120，由于锯齿波波形两端的非线性，因此要求锯齿波的宽度大于例如240。此时令=0，调理的大小使产生脉冲的M点移至锯齿波的中央120处，对应于=90的位置。如uco为正值，M点就向前移，控制角90，晶闸管电路处于逆变形状。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案天津冶金职业技术学院教 师 授 课

56、 教 案2同步环节 同步环节是由同步变压器TB和作同步开关用的晶体管组成。同步变压器TB二次电压经二极管间接加在的基极上。当二次电压波形在负半周的下降段时，导通，电容被迅速充电。因O点接地为零电位，R点为负电位，Q点电位与R点相近，故在这一阶段基极为反向偏置而截止。在负半周的上升段，15V电源经过给电容反向充电，为电容反向充电波形，其上升速度比波形慢，故截止。当Q点电位达1.4V时，T2导通，Q点电位被钳位在1.4V。直到 TB二次电压的下一个负半周到来时，重新导通，迅速放电后又被充电，截止。如此周而复始。在一个正弦波周期内，包括截止与导通两个形状，对应锯齿波波形恰好是一个周期，与主电路电源频

57、率和相位完全同步，到达同步的目的。可以看出，Q点电位从同步电压负半周上升段开场时辰到达 1.4V的时间越长，截止时间就越长，锯齿波就越宽。锯齿波的宽度是由充电时间常数决议的,可达 。3脉冲构成环节 脉冲构成环节、组成，、组成脉冲放大电路。控制电压uco加在基极上。=0时，截止，饱和导通。、处于截止形状，脉冲变压器TP二次侧无脉冲输出。电容充电，充溢后电容两端电压接近2EC(30V)。当时，导通，A点电位由+ (+15V)下降到1.0V左右，由于两端的电压不能突变，基极电位迅速降致-2(-30V)，立刻截止。集电极电压由- (-15V)上升到钳位电压+2.1V(、T7、三个PN结正向天津冶金职业

58、技术学院教 师 授 课 教 案天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案压降之和)，、导通，脉冲变压器TP二次侧输出触发脉冲。与此同时，电容经+15V电源、放电和反向充电，使T5基极电位上升，直到-(-15V)，又重新导通。使、截止，输出脉冲终止。输出脉冲前沿由导通时辰确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数有关。4双窄脉冲构成环节 、构成“或门。、的导通使、都导通输出脉冲。 第一个脉冲由本相触发单元的对应的控制角所产生，使由截止变为导通，呵斥瞬时截止，于是输出脉冲。第二个脉冲是由滞后60相位的后一相触发单元产生经过，在其生成第一个脉冲时辰将其信号引致本相触发单元的基极，使瞬时截止，于是本相触发单

59、元的管又导通，第二次输出一个脉冲，因此得到间隔60的双脉冲。其中和的作用主要是防止双脉冲信号相互关扰。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教 案 ( 首页 ) 学年 20062007 学期:第二学期课次17课时2班级电子05-1、2电气05-1、2电气05-3、4周次9日期课题第2章相控整流电路 锯齿波同步触发电路教学目的了解和掌握相控整流电路对锯齿波同步触发电路的要求及任务原理课型面授 多媒体 机房 实验 实习 课程设计教学重点锯齿波同步触发电路的任务原理教学难点锯齿波同步触发电路的任务原理实践环节作业2-15教研室主恣意见：留意教学进度，赞同该方

60、案。签字：刘沂日期：2007.5.7天津冶金职业技术学院强触发环节：单相桥式整流获得近似50V直流电压作电源。在导通前，50V直流电源经对充电，B点电位为 50V。当导通时，经脉冲变压器TP一次侧、 迅速放电，由于放电回路电阻很小，B点电位迅速下降，当B点电位下跳到14.3V时导通脉冲变压器 TP改由+15V稳压电源供电。这时虽然 50V电源也在向再充电使它电压上升，但由于充电回路时间常数较大，B点电位只能被15 V电源钳位在14.3V。电容的作用是为了提高强触发脉冲前沿。加强触发后，脉冲变压器TP一次侧电压如图2.6.5所示。晶闸管采用强触发可缩短开通时间，提高管子接受电流上升率的才干。3、